5G RRCMaster Information Block （NR-MIB）

Posted 2023-01-15 从善若水

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本人就职于国际知名终端厂商，负责modem芯片研发。
在5G早期负责终端数据业务层、核心网相关的开发工作，目前牵头6G算力网络技术标准研究。


博客内容主要围绕：
       5G/6G协议讲解
       算力网络讲解（云计算，边缘计算，端计算）
       高级C语言讲解
       Rust语言讲解

5G MIB介绍

1. NR MIB特征

• MIB通过BCH传输信道和PBCH物理信道传输；
• QPSK调制；
• 它包含了解码 SystemInformationBlockType1 (SIB1) 所需的必要参数；
• 它的传输周期为80毫秒，在这80毫秒内进行重复传输；
• 它在OFDM 的符号1、2、3上传输；
• 根据TS 38.211，它在符号1和3上使用0~239的子载波号，而在符号2上，使用0~47的子载波号和192~239的子载波号；

2. MIB/SIB信令调用流程

MIB消息不通过SRB和RLC-SAP TM（透传）进行发送，而是通过BCCH逻辑信道、BCH传输信道和PBCH物理信道从网络发送给UE，如下图所示：
      

3. MIB 对应的 RRC 参数

MIB ::= SEQUENCE 

	systemFrameNumber                         	BIT STRING (SIZE (6)),
	subCarrierSpacingCommon               		ENUMERATED scs15or60, scs30or120,
	ssb-SubcarrierOffset                        INTEGER (0…15),
	dmrs-TypeA-Position                         ENUMERATED pos2, pos3,
	pdcch-ConfigSIB1                            INTEGER (0…255),
	cellBarred                                  ENUMERATED barred, notBarred,
	intraFreqReselection                        ENUMERATED allowed, notAllowed,
	spare                                       BIT STRING (SIZE (1))

下面是一段 log 截图：
 

3.1 参数解释

• systemFrameNumber：与LTE类似，NR也是10位系统帧号，从0 ~ 1023。MIB携带6个最高有效位（MSB），其余4个 LSB 在PBCH传输块中作为信道编码的一部分（即在MIB编码之外）传输；
• subCarrierSpacingCommon：指示 SIB1 的子载波间隔（scs），初始接入的 message 2、4和系统信息消息。对于载波频率小于6GHz下，它的取值是15、30kHz，对于载波频率大于6GHz下，它的取值可以是60、120kHz；
• ssb-subcarrierOffset：以子载波数表示SSB与整体资源块网格之间的频域偏移量。该字段可以指示该小区不提供SIB1，因此没有共同的CORESET，在这种情况下，pdcch-ConfigSIB1字段可以指示频率位置，在这个位置处UE（不）可能找到具有控制资源集（CORESET）的SS/PBCH和SIB1搜索空间；
• dmrs-TypeA-Position：指示下行第一个 DM-RS的位置。它对应于 L1 的参数 DL-DMRS-typeA-pos ；
• pdcchConfigSIB1：它对应于TS 38.213 4.1节中的 RMSI-PDCCH-Config。用于确定PDCCH/SIB的带宽、公共控制资源集（CORESET）、公共搜索空间和必要的PDCCH参数。如果 ssb-SubcarrierOffset 字段指示SIB1不存在，则 pdcch-ConfigSIB1 字段表示UE可能找到带有SIB1的SS/PBCH块的频率位置或网络不提供带有SIB1的SS/PBCH块的频率范围（参见TS 38.213 第13节）；
• cellBarred：根据规范TS 38.304，该字段指示是否允许UE驻留在此小区；
• intraFreqReselection：指示允许或不允许同频小区重选。根据TS 38.304规定，当最高排名的小区被屏蔽，或被UE视为屏蔽时，这个字段用于控制同频内的小区重选；

4. MIB 的获取和处理

MIB / SIB获取过程因情况而异。在这里，我们将讨论TS 38.331 NR-RRC规范中定义的整个MIB/SIB获取过程。

4.1 UE刚刚上电，没有存储之前的SIB消息，也没有On-Demand系统信息

• UE 上电；
• 小区搜索（PSS和SSS），解码PBCH 以获取MIB；
• 解码和存储MIB；
• 检查小区是否 Barred，如果小区 Barred，则停止这个流程，否则继续下面的流程；
• 使用存储的MIB参数解码SIB1，并将解码的结果存储起来；
• 当SIB1指示没有 demand SI 时，解码其它的系统消息（OSIs）；

4.2 UE刚刚上电，没有存储之前的SIB消息，但是有On-Demand系统信息

• UE 上电；
• 小区搜索（PSS和SSS），解码PBCH 以获取MIB；
• 解码和存储MIB；
• 检查小区是否 Barred，如果小区 Barred，则停止这个流程，否则继续下面的流程；
• 使用存储的MIB参数解码SIB1，并将解码的结果存储起来；
• 当SIB1指示有 demand SI 时，检查RRC状态；
  • 如果UE 的 RRC 的状态是 RRC-IDLE 或者 RRC-INACTIVE状态：
    • 触发UE底层发起RACH流程；
    • 当收到SI请求的确认消息时，获取需要的SI消息；
  • 如果UE 的 RRC 状态是 RRC-Connected：
    • 协议并没有定义之后的操作，取决于实现；

5. LTE和NR的MIB对比

参数	LTE	NR（new radio）
广播信道	传输信道 —— BCH 物理信道 —— PBCH	传输信道 —— BCH 物理信道 —— PBCH
传输周期	广播周期是40毫秒，在40毫秒内每隔10毫秒进行一次重传	广播周期是80毫秒，在80毫秒内进行多次重传
信道编码	尾部卷积编码	Polar编码
调制	QPSK	QPSK
资源分配	1. 频域内的6个RBs（对应72个子载波） 2. 第一个subFrame的第二个slot中的4个符号0、1、2和3	1. 在OFDM符号的1、2和3上传输 2. 它在符号1和3的0~239的子载波，符号2的0~47的子载波和192~239的子载波上传输

6. NR 5G中小区搜索时的SFN计算

与LTE类似，5G NR也有系统帧号（System Frame Number，SFN）0 ~ 1023，需要10位来表示SFN。SFN的高6个比特位可以从MIB中获得，其余低4个比特位从PBCH Payload获取。

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